在原始晶粒尺寸较大的基体上构建一层梯度纳米结构层可有效提升材料疲劳性能已得到证实。介绍了表面纳米化技术制备工艺方法，并对其特点进行描述。随后总结了不同制备工艺、不同交变应力状态梯度纳米结构材料疲劳性能研究结果，并就梯度纳米结构层对疲劳性能的影响进行分析。相比于直接在金属材料表面涂敷涂层，经过表面纳米化处理后的基体表面制备或涂敷涂层材料会显著改善疲劳性能。针对梯度纳米结构材料热稳定性问题进行讨论，总结了提高热稳定性的理论方法，以为后续高温疲劳性能改善提供参考。
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